Тот факт, что Земля вращается вокруг своей оси, сегодня известен каждому школьнику. Однако не всегда люди были убеждены в этом: обнаружить вращение Земли, находясь на ее поверхности, достаточно трудно. Конечно, можно догадываться, что суточное движение небесных тел по небесной сфере – это и есть проявление вращения Земли. Но видится нам это явление именно как движение Солнца и звезд по небу.
В середине XIX века Жан Бернард Леон Фуко смог провести опыт, который демонстрирует вращение Земли достаточно наглядно. Опыт этот был проведен неоднократно, а публично сам экспериментатор представил его в 1851 году в здании Пантеона в Париже.
 |
Здание Парижского Пантеона в центре венчает громадный купол, к которому была прикреплена стальная проволока длиной 67 м. К этой проволоке подвесили массивный металлический шар. По разным источникам, масса шара составляла от 25 до 28 кг. Проволока крепилась к куполу таким образом, чтобы получившийся маятник мог качаться в любой плоскости.
Маятник совершал колебания над круглым постаментом диаметром 6 м, по краю которого был насыпан валик из песка. При каждом качании маятника острый стержень, укрепленный на шаре снизу, оставлял на валике отметку, сметая с ограждения песок.
Для того, чтобы исключить влияние подвеса на маятник Фуко, применяют специальные подвесы (рис. 4). А для того, чтобы избежать бокового толчка (то есть, чтобы маятник качался строго в плоскости), шар отводят в сторону, привязывают к стене, а затем пережигают веревку.
Период колебаний маятника, как известно, может быть рассчитан по формуле:
|
|
Подставляя в эту формулу длину маятника l = 67 м и значение ускорения свободного падения g = 9,8 м/с 2 , получаем, что период колебаний маятника в опыте Фуко составлял T ≈ 16,4 с.
По прошествии каждого периода новая отметка, производимая острием стержня на песке, оказывалась примерно в 3 мм от предыдущей. За первый час наблюдений плоскость качаний маятника повернулась на угол около 11° по часовой стрелке. Полный же оборот плоскость маятника совершила примерно за 32 часа.
Опыт Фуко производил огромное впечатление на наблюдавших его людей, которые будто бы непосредственно ощущали движение земного шара. Среди зрителей, наблюдавших опыт, был и Л. Бонапарт, через год провозглашенный императором Франции Наполеоном III. За проведение опыта с маятником Фуко был удостоен Ордена Почетного легиона – высшей награды Франции.
В России маятник Фуко длиной 98 м был установлен в Исакиевском соборе в Ленинграде. Обычно показывался такой удивительный эксперимент – устанавливался на полу спичечный коробок чуть поодаль от плоскости вращения маятника. Пока гид рассказывал о маятнике, плоскость его вращения поворачивалась и стержень, укрепленный на шаре, сбивал коробок.
В основу опыта был положен уже известный в то время экспериментальный факт: плоскость качания маятника на нити сохраняется независимо от вращения основания, к которому подвешен маятник. Маятник стремится сохранить параметры движения в инерциальной системе отсчета, плоскость которой неподвижна относительно звезд. Если поместить маятник Фуко на полюсе, то при вращении Земли плоскость маятника будет оставаться неизменной, и наблюдатели, вращающиеся вместе с планетой, должны видеть, как плоскость качаний маятника поворачивается без воздействия на него каких-либо сил. Таким образом, период вращения маятника на полюсе равен периоду обращения Земли вокруг своей оси – 24 часам. На других широтах период будет несколько больше, т. к. на маятник действуют силы инерции, возникающие во вращающихся системах – силы Кориолиса. На экваторе плоскость маятника вращаться не будет – период равен бесконечности.
Кто открыл что земля вращается вокруг солнца | Николай Коперник
Кто первым научно доказал что земля вращается вокруг солнца?
Гелиоцентрическая система мира - представление о том, что Солнце является центральным небесным телом, вокруг которого обращается Земля и другие планеты. Противоположность геоцентрической системе мира. Возникло в античности, но получило широкое распространение с конца эпохи Возрождения.
В этой системе Земля предполагается обращающейся вокруг Солнца за один звёздный год и вокруг своей оси за одни звёздные сутки. Следствием второго движения является видимое вращение небесной сферы, первого - перемещение Солнца среди звёзд по эклиптике. Солнце считается неподвижным относительно звёзд.
Считается, что до Коперника Земля не вращалась вокруг Солнца. Противоречило это всем рассуждениям здравомыслящего человека. Хотя некоторые древние греки уже догадывались о гелиоцентрической системе мира.
По мере развития научных знаний две тысячи лет назад была создана так называемая птолемеева система мира. Это была система, в центре которой находилась Земля. Такая система называлась геоцентрической. Вокруг Земли вращались эфирные сферы. Такие как сферы Луны, Меркурия, звезд и др. Позднее, по мере разрушения научного знания, в средние века была создана упрощенная система мира, основанная на взглядах Аристотеля. Сферы, вращавшиеся вокруг земли, стали хрустальными, так было понятнее.
При этом Земля не считалась планетой, а являлась центром системы мира. Как мы помним, была она плоской и покоилась на разных животных. И только к 15 веку была реализована концепция шарообразной поверхности Земли, доказанная великими мореплавателями. Хотя сферы, вращавшиеся вокруг нашего «дома» могли уже и древних греков натолкнуть на подобные идеи.
Для осуществления расчетов видимого движения планет была разработана теория эпициклов. В окончательном виде она была сформулирована Клавдием Птолемеем. Согласно этой теории, планеты вращались по окружностям, а центры этих окружностей, в свою очередь, вращались по большим окружностям вокруг Земли. Картина получалась довольно сложная, но достаточная для предсказания видимого движения планет.
Когда Коперник развивал свою теорию движения планет вокруг Солнца (гелиоцентрическая система мира), он использовал в своих математических расчетах именно теорию эпициклов. Не было тогда другой. Таким образом, получается, что совершенно различные картины мира используют одинаковый подход в расчетах. Из школьных учебников физики (а астрономия - это в том числе и физика) мы вспомним, что движение всегда относительно. И совершенно не важно, проносятся ли дома и светофоры мимо водителя движущейся машины, или машины мимо стоящего пешехода.
В дальнейшем известный астролог и математик Иоганн Кеплер открыл законы (названные позднее его именем) движения планет по эллипсам, которые, так или иначе, используются и сегодня. До середины двадцатого века теории движения использовались для определения все того же видимого движения планет по небесной сфере. И не более того. И только в середине двадцатого века появилась реальная потребность вычисления движения собственно космических тел, в том числе и искусственных.
Оставить отзыв (1)Отзывы:
Дарья
:
«Спасибо большое вам за большую естественную речь!!!»
Естественная речь вполне может быть и ошибочной, и преднамеренным введением в заблуждение.
Ну, вот - для того, чтобы определить тип или вид движения какого-то тела, объекта, надо просто сопоставить соответствующее движение с тем или иным определением.
Например - вращается ли Земля вокруг Солнца?
Смотрим определение вращения или вращательного движения - Википедия: http://ru.wikipedia.org/wiki/%C2%F0%E0%F9%E5%ED%E8%E5
«Враще́ ние - круговое движение объекта. В плоском пространстве объект вращается вокруг центра (или точки) вращения. В трёхмерном пространстве объект вращается вокруг линии, называемой осью. Если ось вращения расположена внутри тела, то говорят, что тело вращается само по себе или обладает спином, который имеет относительную скорость и может иметь момент импульса. Круговое движение относительно внешней точки, например, вращение Земли вокруг Солнца, называется орбитальным движением или, более точно, орбитальным вращением.»
Что означает это определение?
Это определение означает, что центры окружностей, которые описывают выделенные точки объекта, находятся на одной оси, проходящей через центр окружности, по которой совершается движение объекта, перпендикулярной плоскости, образованной этой окружностью.
Соответствует ли движение Земли относительно Солнца указанному определению?
Ответ на вопрос о том, соответствует ли движение Земли относительно Солнца определению вращательного движения - очевиден и однозначен.
Надо всего лишь определить места положений центров окружностей, которые опишут выделенные точки Земли при совершении ею движения относительно Солнца.
Только и всего.
Так... Это ещё бабушка надвое сказала, что Н. Коперник дока-ЗЫВАЛ... Что Земля вращается вокруг Солнца. Посмотреть И-нет... Такое - просто подстава. Преднамеренная. В целях ввести в заблуждение.
Вернемся теперь к вопросу о том, является ли Земля инерциальной системой отсчета или нет. Для того чтобы выяснить, является ли та или иная система отсчета инерциальной, достаточно сопоставить ускорения тел относительно этой системы отсчета с силами, действующими на эти тела со стороны других тел. Если эти силы объясняют наблюдаемые движения тел, т. е. силы и ускорения во всех случаях удовлетворяют второму закону Ньютона, то система инерциальна. Если же оказывается, что имеются ускорения, которые нельзя объяснить действием других тел, это значит, что система неинерциальна, а ускорения вызываются соответственными силами инерции.
Опыт, доказывающий таким способом неинерциальность Земли (а именно - ее вращение относительно инерциальных систем отсчета), произвел в 1851 г. в Париже французский физик Жан Бернар Леон Фуко (1819-1868). В опыте Фуко производились наблюдения за качаниями маятника, запущенного в определенной плоскости (маятник Фуко). Для того, чтобы можно было в течение достаточно долгого времени наблюдать качания, Фуко применил в качестве маятника груз, подвешенный на очень длинной (67) тонкой проволоке. Период маятника составлял 16с. Чтобы проволока не могла закручиваться, ее верхний конец был укреплен в подшипнике, который мог свободно вращаться вокруг вертикальной оси. На груз маятника действовали только две силы: сила тяжести, направленная вертикально вниз, и сила натяжения проволоки, направленная вдоль проволоки вверх. Таким образом, результирующая сил, действующих на маятник, лежала в вертикальной плоскости, проходящей через проволоку, т. е. в плоскости качаний маятника. При запуске маятника принимались меры для устранения толчков в направлении, перпендикулярном к начальной плоскости качаний: для запуска груз оттягивался в сторону от положения равновесия нитью, которая затем пережигалась. В результате маятник начинал двигаться в той вертикальной плоскости, в которой лежала проволока до пережигания нити.
Если бы Земля была инерциальной системой отсчета, то при таком способе запуска маятник и при последующих колебаниях оставался бы в той же самой вертикальной плоскости. Оказалось, однако, что плоскость качаний маятника не оставалась неподвижной по отношению к Земле, а поворачивалась по часовой стрелке (если смотреть на маятник сверху). Траектория движения груза маятника относительно Земли показана на рис. 210. На рисунке для наглядности сильно преувеличен угол поворота плоскости качаний при каждом колебании маятника.
Рис. 210. Траектория груза маятника Фуко (в северном полушарии)
Опыт Фуко производился и в других местах земного шара (в том числе и в южном полушарии, где плоскость качаний поворачивалась против часовой стрелки). Выяснилось, что при приближении к полюсу - северному или южному- угловая скорость поворота плоскости качаний увеличивается и на самом полюсе достигает . Значит, плоскость качаний маятника на полюсе поворачивается относительно Земли с той же скоростью, что и Земля относительно системы отсчета Солнце - звезды, но в обратном направлении. Следовательно, плоскость качаний маятника неизменна в системе отсчета Солнце - звезды. Таким образом, в системе отсчета Солнце - звезды мы наблюдаем только такие ускорения груза маятника, которые сообщают ему другие тела. Это доказывает, что система отсчета Солнце - звезды является инерциальной. Одновременно это доказывает, что Земля- не инерциальная система отсчета, а система, вращающаяся относительно инерциальной с угловой скоростью .
Теперь, исходя из того, что Земля - вращающаяся система отсчета, мы можем объяснить движение маятника Фуко и с точки зрения земного наблюдателя. Так как траектория груза маятника криволинейна, то на него должны действовать силы, перпендикулярные к траектории. Кривизна траектории направлена то в одну, то в другую сторону в зависимости от того, куда движется маятник, вперед или назад. Значит, сила должна менять направление на противоположное при перемене направления движения груза. Эта сила - сила инерции Кориолиса. Действительно, как мы видели в предыдущем параграфе, она направлена перпендикулярно к скорости движущегося тела и при перемене направления движения (качание вперед и назад) направление ее меняется на обратное. Под действием силы Кориолиса траектория груза и оказывается «звездочкой», показанной на рисунке.
Кроме опыта с маятником Фуко, на Земле наблюдаются еще и другие явления, также связанные с силой Кориолиса. На тела, движущиеся в северном полушарии с юга на север, действует сила Кориолиса, направленная на восток, т. е. вправо от направления движения, а на тела, движущиеся с севера на юг,- сила Кориолиса, направленная на запад, т. е. снова вправо от направления движения. Такая сила действует, например, на воду в реках, текущих в северном полушарии. Под действием этой силы вода в реках подмывает правый берег, который поэтому бывает более крутым и обрывистым, чем левый берег. Эту закономерность называют законом Бэра по имени обратившего на нее внимание русского ученого Карла Максимовича Бэра (1792- 1876). По той же причине правые рельсы двухпутных железных дорог на каждой колее изнашиваются немного сильнее левых. В южном полушарии, наоборот, более круты левые берега и быстрее изнашиваются левые рельсы.
Силой Кориолиса объясняется также то, что ветры на Земле образуют огромные вихри - циклоны и антициклоны. Более подробно об этом сказано в § 312.
Небо и звезды издавна привлекали внимание людей. За ними наблюдали, ими любовались, а ученые строили различные гипотезы. И однажды было замечено, что каждая звезда на небе время от времени меняет свое положение, то есть движется. Этот немаловажный факт заставил ученых задуматься о том, что Земля или небо каким-то образом движутся, «вращаются».
Кто открыл, что Земля вращается вокруг Солнца?
- Античные ученые робко предполагали, что Земля и некоторые другие планеты вращаются вокруг Солнца. Примерно во втором веке нашей эры ученый Клавдий Птолемей высказал точку зрения, что Земля не вращается вокруг Солнца. Она, якобы, остается на месте, а вот светило и небо – подвижны. Мнение ученого надолго засело в умы народа. Кстати, теория ученого о так называемом геоцентризме (центральном и главенствующем положении Земли) перекликалась с идеями знаменитого Аристотеля. Но не будем совершенно осуждать Птолемея, ведь он один из немногих, кто считал, что планета Земля имеет форму шара. Также существовали предположения, что не Земля вращается вокруг Солнца, а Меркурий и Венера.
- Время шло. Аристарх, живший в третьем веке нашей эры, говорил о движении Земли относительно Солнца. В пятом веке ученый Ариабхаты придерживался гелиоцентрической теории (в противоположность геоцентрической), он даже приводил свои аргументы. Но также не было четко доказано, что именно Земля вращается вокруг Солнца.
- В Эпоху Возрождения также высказывались светлые мысли о движении Земли относительно Солнца (Николай Кузанский, Леонардо да Винчи).
Однако твердо гелиоцентризм основался лишь в шестнадцатом веке. Произошло это благодаря польскому ученому-астроному Николаю Копернику, кто доказал, что Земля вращается вокруг Солнца. В середине века он издает книгу, где отвергает геоцентрические теории. Коперник четко говорит о следующих движениях планеты Земля:
- Движение вокруг своей оси (один оборот происходит за одни сутки).
- Движение Земли вокруг Солнца (такой оборот длится ровно год).
- Движение Земли деклинационно (также за один год).
Но все же в теории Николая Коперника были промахи, и ее нельзя назвать с точной уверенностью гелиоцентрической. Ученый считал центром системы планет не Солнце, а орбиту Земли. Но все равно вклад Коперника был очень важен для развития дальнейших представлений о Солнечной системе .
Развитие теории после Коперника
Интерес и внимание к наблюдениям и умозаключениям Коперника стали проявлять лишь к концу шестнадцатого века. Одним из выдающихся сторонников теории гелиоцентризма стал Джордано Бруно. Он, кстати, был казнен (сожжен на костре инквизиции) за свои взгляды. Но там, где есть сторонники теории, есть и противники. Оппоненты теории Коперника приводили доводы и опровержения. Но эти аргументы легко были разрушены открытиями Ньютона о земном притяжения и некоторыми другими.
Яркими последователями гелиоцентризма был Иоганн Кеплер (Германия) и Галилео Галилей (Италия). Первый четко установил, что центр планетной системы – Солнце. След в истории ученый оставил в виде законов и таблиц. Галилей же подтверждал теорию Коперника и опровергал мнения его оппонентов. Известно, что итальянского ученого хотели казнить, но Галилей отрекся от своих слов. Есть легенда, что после слов отречения ученый произнес знаменитую фразу: «И все-таки она вертится!»
Несмотря на то, что Коперник доказал, что Земля вращается вокруг Солнца, некоторые ученые продолжали настаивать на своем. Появилась еще и гео-гелиоцентрическая теория. Согласно ей, вокруг Солнца вращались многие планеты, но в совокупности все небесные тела все же двигались вокруг Земли. И все же справедливость и истина восторжествовали. Это произошло в конце семнадцатого века, благодаря упорству и пытливому уму выдающихся ученых. Теперь Солнце бесспорно начали считать центром системы планет. И система теперь зовется Солнечной.
Необходимо также отметить, что Земля вращается вокруг Солнца против часовой стрелки. Это проявляется для нас как смена времен года. То есть полный оборот вокруг Солнца наша планета делает за один год.
Та теория, которую мы знаем и имеем сейчас, была доказана с большим трудом. Немало препятствий она «натерпелась» из-за религиозных взглядов. Были казнены многие ученые, твердо отстаивавшие истину. Нам же остается лишь удивляться их смелости и глубокой любви к науке.
Теория о планетарной системе Николая Коперника.Жизнь замечательных людей.
Первым, что Земля вращается вокруг Солнца был Аристарх Самосский — древнегреческий астроном, математик и философ III века до н. э..
Аристарх Самосский, древнегреческий астроном (от 310 до 230 до н.э.), был первым, который предположил, что Земля вращается вокруг Солнца, а не наоборот.
Он дал первую оценку расстояния до Луны и это было его тщательное наблюдение лунного затмения — указывая положение звезды на противоположной стороне неба, что позволило Гиппарху, 169 лет спустя вывести, что такое . Используя не Солнце, а тень от нашей планеты на Луне, во время затмения Луны! Во время затмения, Солнце, Земля и Луна образуют прямую линию, и поэтому центр тени от нашей планеты в точке на небесной сфере находится точно напротив звезды.
Аристарх проводил оценку расстояния и размера звезды, но расчеты не дошли до наших дней. Однако можно догадаться, почему он считал, что звезда не планета и является центром, вокруг которого вращаются другие небесные тела. Его расчет предложил, что Солнце было гораздо больше, чем Земля — арбуз, по сравнению с персиком и представляется маловероятным, что большее тело крутится по орбите вокруг меньшего.
Ошибочная теория что Земля планеты водит
Предположение древнегреческого астронома, что Земля вращается вокруг Солнца было отвергнуто позже древнегреческим астроном Гиппархом.
Египетский астроном Птолемей, живущий во 2 веке н.э., выразил свое мнение и утверждал что все неподвижные звезды находятся на отдаленной сфере, которая вращается вокруг нашей планеты. Птолемей пытался собрать и записал все, что было известно в свое время о небе в «Большой трактат», теперь известный как «Альмагест».
Чтобы объяснить движение планет, Птолемей использовал теорию, которая началась с Гиппарха. Аристарх и Гиппарх правильно считали, что Луна вращается вокруг нашей планеты. Птолемей предположил, что солнце, планеты и далекие звезды, вращаются вокруг земли. Птолемей предположил, что Луна, Солнце и звезды, вращаются вокруг. Поскольку это не равномерное движение он предположил, что эти круги были сосредоточены на некотором расстоянии от центрального небесного тела – нашей планеты.
Ошибочная теория Птолемея о движении планет
В то время как звезда вращается вокруг Земли, Венера и Меркурий на своих собственных орбитах на одной прямой с периодом 1 год, Меркурий 88 сут, Венера 225 суток, Марс 687 суток, Сатурн 30 лет. Основным мотивом ранней модели движения планет была Астрология, гадание судьбы человека от позиции планет для ключевых моментах, например рождение.
Несмотря на ошибочность, мнение Птолемея о солнечной системе доминировало в европейской астрономии более чем 1000 лет. Одной из причин было то, что астрономия была почти остановлена в своем развитии во время упадка и падения Римской империи и в «темные века», которые последовали за этим. Продолжение исследований небесной сферы в арабском мире, под арабскими правителями было невозможно. Из всех достижений арабских астрономов, которые оказали наибольшее влияние было сохранение и перевод книг Птолемея с ошибочными представлениями.
Потребовалось почти 18 веков, прежде чем идеи Аристарха Самосского были возрождены Коперником.
Гелиоцентрический порядок солнечной системе был забыт и только в XVI веке возродился. Публично об этом заявил Коперник в книге «О вращениях небесных сфер», вышедшая в 15 веке нашей эры.
